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エンジン設計、可変動弁、解析のプロフェッショナルが証言

クルマの心臓、エンジンを作る

クルマの心臓部とも呼べるエンジン。工業製品というより芸術品に近いこの精緻なメカの塊は、どんなエンジニアが作っているのか。完成車メーカー、サプライヤー、特定派遣会社の3人を通して、エンジン開発の醍醐味を見ていこう。

(取材・文/井元康一郎 総研スタッフ/高橋正志 撮影/平山 諭) 作成日:13.02.20

FIで鍛え上げた技術力で、「アコードPHEV」のエンジンを開発した第一人者
――株式会社本田技術研究所 角田哲史(かくだ・てつし)氏(46歳)

仕事:新型ハイブリッドエンジンの開発を取りまとめるエンジニア

ホンダ

株式会社本田技術研究所
四輪R&Dセンター
第3技術開発室 第1ブロック
主任研究員
角田哲史氏

エンジン

角田氏が開発に携わった、ホンダ第3期のF1エンジン

1989年、ホンダのクルマづくりを一手に引き受ける研究開発会社、本田技術研究所に新卒で入社した角田哲史氏は、自動車用エンジンの設計エンジニアだ。現在の仕事は、どのようなエンジンに仕立てれば搭載するクルマのパフォーマンスを最大化できるかを考え、仕様を策定し、実機に仕立てていく開発のまとめ役。
「クルマにおけるエンジンの位置づけは、昔に比べて多様化しています。例えば電気モーターを併用するハイブリッドカー。今年1月に発表したプラグインハイブリッドカー『アコードPHEV』は、エンジンを主に発電に使う方式です」
このエンジン開発を担当したのが角田氏だ。従来のクルマのものと大きく異なる特性を持たせ、発電時のエネルギー効率を高めるようにしたという。ガソリン車とはエンジンの使われ方が違うための、思い切った発想の転換だ。

クルマの性格にぴったり合うエンジンをつくることの重要性は今に始まったことではないが、クルマの技術の多様化が進んでいる今日においては、最適設計の重要性は以前にも増して高まっているという。
「シミュレーション技術の進化によって、エンジン開発のプロセスは以前とは比べものにならないくらい効率化されています。が、コンピュータは設計思想まで考えてくれるわけではない。クルマによってはパワーより軽さ、小ささ、安さを追求したエンジンにしたほうが、トータルでよりよいパフォーマンスになることもある。エンジンづくりの決め手となるのはエンジニアの感性と情熱。とても人間的な仕事なんですよ」

形式によっては1000点を超える多数の部品で構成される自動車用エンジン。チームのメンバーは角田氏のようなまとめ役から細部の設計を行う人までさまざま。
「ECU(エンジン制御のためのコンピュータ)やエンジン本体など、性能に直結する部分が目につきやすいのですが、実はエンジンに花形はありません。ピストンが壊れても、配線のハーネスステーのようなシンプルな部品に異常が出ても、エンジンは失格。皆が自分の担当分野について質の高い仕事をして、まとめ役がそれらエンジニアたちの主張を妥当なものかどうか的確に判断して、初めて良いものができる。全員がキーパーソンなのがエンジンづくりの世界なんですね」

略歴:レースをやりたい!F1をはじめ多くのエンジン開発に従事

アコード
アコード

アコードPHEV

「高校時代にバイクの世界選手権を見て、将来ホンダで二輪車のレースエンジニアをやりたいと思った」という角田氏は、工業大学で機械工学を学んだ後、新卒で本田技術研究所に入社した。配属先は希望を出したレース用エンジンではなく、当時開発が佳境に入っていたスポーツカー「NSX」のエンジンだった。
「駆け出しの新人がいきなりエンジンの中核部分をやらせてもらえるわけではなく、担当はカムカバーとエンジンオイルチェック用のレベルゲージ。それがキャリアの始まりでした」

その後、中型乗用車向けの2リットルエンジン開発を経て、1993年にレースエンジン開発に登用された。アメリカのモータースポーツ、CARTやインディ・レーシングリーグのマシンに搭載するV8エンジンの開発を手がけたが…。
「初参戦したとき、インディ500の予選でホンダエンジンがダメ出しを食らって、エンジンを替えられてしまった。よりによってトラブルを起こしたのが私の部品だったんです。エンジニア人生で一番悔しい思い出です」

失敗にも怯むことなく、角田氏のレースエンジン開発への挑戦は続いた。ホンダの関連会社、無限に供給するF1エンジン開発、さらにホンダがF1に復帰してからはワークスエンジン開発チームに所属。2008年のF1撤退までレースエンジンの開発は続いた。
F1撤退後、2010年に市販車エンジンの開発に復帰。昨年、マスメディアに試作機が公開された1.5リットル直噴エンジン、前出アコードのハイブリッドカー用2リットルアトキンソンサイクルエンジンなど、ホンダの次世代環境技術を投入した新規開発エンジンを生み出し、今も次世代ユニットの開発に取り組んでいる。

醍醐味:「エンジンのホンダ」と言わしめる開発者の喜び

NSX
NSX

角田氏がエンジン開発に携わった初代NSX

今日、内燃機関は成熟技術の部類に入ってきており、「今後、エンジン技術に革命的な変化が起こることはそれほどないだろう」というのが研究開発の現場での率直な実感であるという。だが、それはエンジン開発競争が鈍化するという意味ではない。高いエネルギー効率のエンジンをいかにシンプルに作るかという挑戦は今後、ますます加速する見通しだ。
「研究開発の現場から上がってくる新技術やアイディア、またライバルメーカーのエンジンの技術調査などを見ると、いろいろな創意工夫が本当に次から次へと出てくるものだなと思う。ひょっとすると、人間の知恵は無限なんじゃないかと思うことすらあります。本当に小さな小さな工夫を積み重ねて、エネルギー効率の大幅な向上を実現させていくというステージなんですね」

ホンダはかつて、「エンジンのホンダ」と言われるほどエンジン技術に自信を持っていたメーカーだが、技術の成熟化に伴い、メーカー間の性能差は昔に比べて小さくなった。
「そんな時代だからこそ、あらためてエンジン技術で先頭を走り、エンジンのホンダと言わしめたい。その実現のためには私たちエンジニアが発想力を駆使する必要があります。エンジン単体の効率を上げる技術、クルマの個性を活かすエンジン仕様を見極める見識、そしてエンジンをいいものに仕上げるための粘りが問われる。その末に満足できるエンジンが出来上がった時の喜びは、まさに開発者冥利に尽きます」

世界の完成車メーカーが採用する「可変動弁」のエバンジェリスト
――シェフラージャパン株式会社 久保田真也氏(29歳)

仕事:本社設計部門と国内企業をつなぐアプリケーションエンジニア

シェフラー

シェフラージャパン株式会社
自動車事業部 技術第5部
エンジンコンポーネント グループ
久保田真也氏

2008年にシェフラージャパンに入社した久保田真也氏は、機械系のアプリケーションエンジニアだ。ドイツに本社を置く世界的な自動車部品メーカーである同社には、自動車部門にエンジン、トランスミッション、シャーシの3本柱がある。久保田氏はエンジンのグループに属し、「可変動弁」を担当する。何種類かある可変動弁のエンジン部品を、日本の完成車メーカー向けにカスタマイズし、量産まで持っていくのが仕事だ。
「お客様は国内ほぼすべての完成車メーカーさんです。エンジンの部品を、可変機能を持たせたものに交換することで燃費や性能を向上させ、有害な排気物も減らせます。可変動弁の導入はこの10〜15年の動きで、今ではスタンダードになりつつあります」

可変動弁の大きいものではカムシャフトにつける「カム位相可変」、小さいものにはシリンダーのバルブにつける「切り替え式ローラーフィンガーフォロア」がある。後者は昨年2月に日本のクルマに初めて導入された。
カスタマイズのための機械設計はドイツ本社が行い、久保田氏はその設計部隊と日本の顧客をつなぐ。新型エンジンやモデルチェンジ用のエンジンが対象なので、3〜5年の長期開発になるという。
「週に2〜3日はお客様に出向きます。1日で広島と神奈川に行くこともありました(笑)。その会社でお客様、私、ドイツのエンジニアの3者で電話会議やテレビ会議で打ち合わせます。会話はドイツサイドとは英語なので、通訳もします」

大切にしているのは、言葉だけでなく内容や希望を正確に伝えることと、文化を考慮すること。独仏の文化もそうだが、企業によりクルマ作りの文化も違うからだ。もちろん、機械系エンジニアとしての知識がなくては成り立たない。
やり取りを続ける中で設計の具体性が見えてくる。必要があれば強度を調べるシミュレーション解析や、試作品を使っての実証実験をし、図面修正を繰り返した後に量産に入る。
「量産までがゴールですが、求められた結果がきちんと出たかが気になります。排ガスの基準をクリアしたのか、望んだ燃費を達成したのかなどです。もし、それが市場で認められたら嬉しいですね」

略歴:大学卒業後カナダへ1年、中途採用に新卒でチャレンジ

シェフラー

カム位相可変

シェフラー

カム位相可変の内部

久保田氏は2007年に大学の工学部を卒業後、ワーキングホリデー制度を使ってカナダに1年間滞在した。1年間のブランクは就職に不利にならないと思ったそうだ。2008年3月帰国し、就活を始めた。
「日本企業の新卒採用が終わった時期ですし、英語を活かせたらと思っていたので、就職先には外資系企業を考えました。また、クルマが好きで、特にエンジン関連をやりたいと思っていました」
経歴や希望を転職サイトに登録すると、キャリアアドバイザーから連絡があった。会って話を聞いてみると、新卒ではなく中途採用で受けてみないかという。勧められたのがシェフラージャパンだった。

「未経験で入社できたのが今でも不思議です。当時は『よく採ってくれた!』とただ喜びました(笑)」
採用の理由を同社に聞いたところ、英語を話せる日本人エンジニアがなかなか採用できないとのこと。基礎的な機械工学の知識があれば、これから伸びる人を採ろうという意向があったようだ。
4〜5月に就職活動をして、7月に入社。以来、可変動弁にずっと携わっている。今まで携わった製品は4〜5種類で、並行して複数を進行させる場合もあったという。
「入社前にイメージした通りの仕事ができています。学ぶことは多いし、まだまだ一人前ではないですが、それだけ伸びしろが大きいと思っています」

醍醐味:もともとメカ好きでエンジン好き、今の仕事を続けたい

シェフラー

カム位相可変システムのイメージ

シェフラー

切り替え式ローラーフィンガーフォロア

エンジニアとしての腕の活かしどころを久保田氏は、「ドイツ本社と顧客とのすり合わせ」と語る。会うたびに双方の思いがあり、希望があり、課題もある。うまくコミュニケーションを取りながら、これらをひとつずつ前に進めることが面白いという。
また、多くの顧客企業の技術に接せられること、ドイツの文化や技術に触れられることも仕事の醍醐味。エンジン開発に携われていることもモチベーションになる。
「エンジンは千単位の部品の集合体で、『こちらを立てればあちらが立たず』が日常的に起こります。ですから、弊社の部品とエンジンだけでなく、エンジン全体の動き、そしてその先のクルマ全体の挙動も考えるようになります。私はもともとメカ好きでエンジンにも興味があった。『ここがこうなっているんだ』という発見が、スキルアップにつながっていると思います」

ドイツへの出張もある。ドイツ人のエンジニアと直接会って話したほうがよい場合や、設計の現場を見学に行く時などだ。今年で入社5年目となり、技術だけでなくコミュニケーション力も上達したと周囲は語る。
「設計のスキルも求められますが、私はまだまだ未熟。将来を考えるより、今の仕事をやり続けたいですね。大変に思うことはドイツとの時差くらいです。夕方の6時に『さあやるぞ!』と新しい連絡が入ったりしますから(笑)』

過酷なエンジン環境の「解けない謎」を解明するプロフェッショナル
――株式会社メイテック 杉山氏(名前非公開:29歳)

仕事:水流、温度、熱応力…エンジンを解析するCAEエンジニア

メイテック

株式会社メイテック
機械系エンジニア
杉山氏

2012年4月に大手商用車メーカーに派遣された杉山氏は、エンジン設計部門のCAE部署で働く。この部署は小型から大型まですべてのエンジンの解析を行うが、彼が担当するのはトラック用の新型エンジンだ。
「自動車業界は初体験でした。知識はないし、専門用語も知らない。でも、僕は根本的に『解析』が好きで、自動車も好き。だから、プレッシャーを楽しめるんです(笑)」
エンジンの設計部隊でもある程度の解析は行い、別に解析専門の部隊もあるという。これらで解決できない原因不明の難物や、実験で問題が出たときの原因追求を任されるのが、杉山氏の部署。プレッシャーは相当なはずだ。

杉山氏の担当する解析業務は主に3つに分かれるという。熱せられたエンジンを冷やす「水流」の解析、爆発により高まるエンジン全体の「温度」の解析、熱変化によりエンジン内部に生じる「熱応力」の解析だ。以前の派遣先である精密機器メーカーでは構造力学が中心であり、「比較にならないくらい難しい」という。
「私にとっては特に流体力学が難しいのですが、もっと大変なのは、出てきた結果が本当に正しいかという妥当性の判断です」

結果を誤れば、設計者に間違った情報をフィードバックしかねない。そのため、CAEを使ったシミュレーションだけでなく、目で見て、手で触り、実験を行って裏づけを取る。CADだけではサイズも実感できないという。
「でも、設計の人はまだやさしい。厳しいのが品質保証の人たちです。何らかの結果が出ると随時報告会を開くのですが、質問で『何で、何で?』と突っ込まれます(笑)」
派遣先の上長と事前に準備をして臨んでも、こうした場合があるという。そんなときに杉山氏は「自信を持って答えられませんので、出直してきます」などと伝えて、機会を改めるのだそうだ。
「言い訳しても仕方ないですし、止まっていては先に進めませんから」

略歴:「実力主義」から特定派遣会社に入社、実績を積んでエンジンへ

研修

杉山氏が研修を受けた「厚木テクノセンター」

杉山氏は理系大学の工学部を卒業後、2007年にメイテックに入社。メーカーではなくあえてアウトソーシング型の企業を選んだのは、「実力主義」で経験を積みたいと考えたから。大学や研究室で学んだ解析やシミュレーションを活かしたいとも思っていた。
1カ月の研修を経て派遣されたのは精密機器メーカー。コンパクトデジカメの強度の解析などを担当した。
「普通の新卒だったら戸惑ったかもしれませんが、仕事の内容は大学時代の研究そのものでした。後に『最初は期待していなかったが、工数の少なさは求めていた以上だった』とほめられたときは嬉しかったですね」

この仕事を約2年、同じ会社で別の製品の解析を約2年担当した。仕事を覚えるうちに設計への提案も行うようになり、ある程度の設計も任されるようになった。そんなある日、メイテックの営業担当者から連絡があった。営業担当者は派遣先企業と自社社員の調整役であり、相談窓口でもある。
「商用車メーカーで解析と設計ができる人材、特に(CAEソフトの)『Abaqus』を使えるエンジニアを求めていると言うんです。以前からやりたいと願っていた自動車で、しかもエンジン。経験や知識はなくても『チャンスだ!』と思い、ぜひにとお願いしました」

醍醐味:仲間が助けてくれるから、エンジンの開発が続けられる

ピストン

ピストン・コンロッドASSY(イメージ)

同じ部署のCAEエンジニアの中には、自動車整備工出身の他社の特定派遣社員もいるという。これまでの経験からエンジンの構造は熟知しており、彼から手で触って確認することの大切さを学んだという。
また、ほかの部署、特に組み立て部門の人たちは、「エンジンのことはエンジン設計部門に聞けばすべてわかる」という考えらしく、それが知識の吸収を加速させているようだ。
「エンジンを考えると、あるパーツが動くことで周囲がどう動き、どう機能するかを連想します。そして先のパーツ、その先のパーツへと、クルマ全体を俯瞰して見るようになります。振動解析ならタイヤの動きも関係するわけです。こうして多くの知識を身につけられるのが楽しいのです」

大学で工学系の基礎を学んだ人であれば、そして意欲のあるエンジニアであれば、エンジンの機械設計に携われるはずと杉山氏は言う。なぜなら、チームで仕事をするから。
「先輩や仲間が助けてくれるからです。聞けば教えてくれるからです」
とはいえ、甘いものではない。初日に出社した杉山氏に渡されたのは1本のピストンASSY。そして、「壊れたから解析せよ」。部品自体も材料もわからない彼は、過去の事例を参考にし、周囲の人に質問を投げかけた。こうして第一歩が始まったのだ。
「僕は解析が好きでやってきましたが、今後はピストンの設計などにも挑戦したいですね。以前の派遣先では設計もしていましたから、いつかは志願したいと思います」

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